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Análisis de la diversidad genética de ganado bovino lechero del trópico alto de Nariño mediante microsatelites

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Lizeth Mejia

on 25 November 2012

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Transcript of Análisis de la diversidad genética de ganado bovino lechero del trópico alto de Nariño mediante microsatelites

Lizeth Mejía & Raquel Hernández
Asesora: Carol Rosero M. Sc. Ph. D Análisis de la diversidad genética de ganado bovino lechero del trópico alto de Nariño mediante marcadores moleculares heterólogos de tipo microsatélite. MARCO TEORICO 1. Biodiversidad La variación de la vida en todas sus formas, niveles y combinaciones, incluyendo la diversidad genética, la diversidad en las especies y la diversidad en los ecosistemas FAO (2010)
A la diversidad biológica del mundo agrario se la conoce como agrobiodiversidad FAO (2010). A las especies domésticas se une el valor añadido de su interés para el ser humano. La diversidad genética de las especies domesticadas se ha utilizado de forma eficaz. A lo largo de varios siglos, se han seleccionado animales con una amplia variedad de características, resultando en el desarrollo de las 4500-5000 razas actuales FAO (2010). Cerca del 30% de todas las razas de ganado están en peligro de extinción 1.1. Conservación de la diversidad
genética Lograron adaptarse a diferentes ambientes, exhibiendo un alto grado de variabilidad, resistencia a enfermedades tropicales y altos niveles de fertilidad.

Son eficientes en el uso de recursos y sostenibles a largo plazo. Diversidad genética de ganado Permite hacerle frente a nuevas enfermedades, infecciosas o parasitarias, amplias variaciones en la disponibilidad y calidad de la comida y el agua y otros factores limitantes. Desde la década de 1950, animales importados provenientes de razas muy extendidas de mayor productividad no se han reproducido o sobrevivido tan bien como las razas adaptadas localmente Razas Locales Razas exóticas La sustitución de razas y cruzamientos dirigidos a incrementar el volumen de producción ha llevado a la perdida de variabilidad y de características adaptativas. Poseer unos recursos genéticos suficientemente amplios garantiza la adaptación y viabilidad de una especie o una raza a entornos de producción variables. (Fernández et al., 2004). Especies animales que se utilizan o se pueden utilizar para la producción de alimentos y la agricultura, así como las poblaciones que contiene cada una. 2. Recursos zoogenéticos y razas Turton (1974) definió una raza como un grupo homogéneo, subespecífico de ganado domestico con características externas definibles e identificables que les permiten ser separados por evaluación visual de otros grupos definidos similarmente dentro de la misma especie, o un grupo homogéneo donde la separación geográfica de los grupos fenotípicamente similares ha llevado a la aceptación general de su identidad separada. El significado de razas no es solo su identidad separada; cada una comprende un único set de combinación de genes, y como está siendo ahora más reconocido cada una tiene una adaptabilidad específica. (Barker 2001) 2.1FLUJO
DE
GENES Durante las primeras fases del flujo de genes el flujo de genes generalmente aumentaba la diversidad. Durante las últimas cuatro o cinco décadas, la evolución y la expansión de la producción de ganado intensiva y la exportación de sistemas de producción completos han conducido a la reducción de la diversidad mediante la sustitución a gran escala de las razas locales 2.2. Razas bovinas del Trópico Alto de Nariño Raza holstein Raza normando Raza pardo suizo Raza jersey En el Trópico Alto de Nariño, es predominante con 8.77% y el 91.23% restante corresponde a los predios constituidos por animales absorbidos por dicha raza sobre núcleos criollos locales, con rasgos fenotípicos predominantemente holstein y comercialmente considerados como tales (Programa de Mejoramiento Genético, 2009). Después de la holstein, es la raza de mayor número de ejemplares en el trópico Alto de Nariño , cuya introducción ha sido notoria en la última década, con el objetivo de mejorar los contenidos proteicos, en general la calidad composicional de la leche y la fertilidad. Es la segunda raza en el mundo, debido a que tiene un buen rendimiento lechero y un gran porcentaje de grasa y proteína. En el Trópico Alto de Nariño, la raza jersey no es tan difundida y son muy pocos los hatos puros actualmente existentes. En esta denominación se incluyen todos los animales que comercialmente no se consideran una raza pura o mestiza. La coloración por lo general, es predominantemente negra, el tamaño del cuerpo es pequeño y el sistema mamario es de menor tamaño, con malas inserciones anteriores y posteriores y pezones de tamaño variable. 3.1. Variación morfológica y molecular Explora polimorfismos en determinadas moléculas proteicas y en marcadores de ADN para medir la variación genética a nivel poblacional. Debido al bajo nivel de polimorfismo observado en las proteínas, lo cual conduce a una aplicabilidad limitada en los estudios de diversidad, los marcadores moleculares de ADN son los más escogidos para hacer caracterización genética molecular (D. G. Martinez 2008). 3. Caracterización genética Microsatélites o SSR Medidas de Diversidad Genética Estudios en biología evolutiva permiten el uso de datos morfológicos y moleculares para establecer hipótesis de relaciones filogenéticas entre organismos, para estimar la variación existente entre y dentro de las poblaciones (Bradley et al., 1994 y Cañón et al., 2001) Los caracteres moleculares son universales y permiten realizar medidas indirectas, la historia molecular del organismo de estudio contenida en el material genético. (Hillis & Wiens, 2000). En los estudios morfológicos los caracteres son descubiertos y delimitados sin ningún criterio explícito para la selección o la codificación del carácter por establecimiento de claves dicotómicas que en algunos casos genera ambigüedades y problemas en la clasificación si se trata de plasticidad fenotípica de un carácter. Estudios recientes muestran que las técnicas moleculares de selección se han basado en el mejoramiento de caracteres cuantitativos como leche, grasa y proteínas, caracteres controlados por múltiples loci (Rojas et al., 2010; Agudelo y Bedoya, en prensa). La única experiencia conocida en los criollos de Nariño, es el uso de marcadores moleculares para determinar las frecuencias alélicas de los genes de la CSN3, por su importancia en la calidad composicional de la leche y en los procesos de industrialización (Solarte et al., 2009). La primera organización del genoma bovino se basó en el cariotipo (Basrur y Moon), a lo que siguieron los mapas de ligamiento que han servido para dilucidar la base molecular de los caracteres de interés en producción animal. Selección genética tradicional basada en inseminación artificial y multiovulación (Solarte et al., 2009). La ventaja que tiene el uso de los marcadores moleculares, en estudios de variación genética, es su carácter multiloci que permite estimar la diferenciación genética entre y dentro de las poblaciones bovinas (Ciampolini et al., 2006), flujo génico a través del número de migrantes (Nm) e identidad genética (Gómez- Raya et al., 2008), desequilibrio de ligamiento y correlaciones entre las distancias genética y geográfica (Cañón et al., 2001 y Rusell et al., 2000). El uso de los marcadores moleculares ha permitido, a su vez, establecer correlaciones entre la variación genética presente en las poblaciones bovinas y los caracteres de producción.

Cuantificar las medidas de diversidad genética entre y dentro de los núcleos raciales holstein, normando, pardo suizo, jersey y criollo en el Trópico Alto de Nariño.

Establecer el grado de absorción del núcleo criollo de la región.

Proponer estrategias de conservación e incremento del tamaño efectivo del grupo “criollo” en el Trópico Alto de Nariño. También llamados repeticiones de secuencia simple (SSR) los cuales consisten en repeticiones cortas de 1 a 10 pb; los más típicos miden de 2 a 3 pb. El número de repeticiones varía ampliamente entre los organismos hallándose en algunos hasta 50 copias de la unidad repetida (Litt y Luty 1989). ESTADO DEL ARTE DE LA INVESTIGACIÓN OBJETIVOS Caracterizar genéticamente los núcleos raciales de Bos taurus taurus del Trópico Alto de Nariño Son amplificados mediante PCR utilizando cebadores específicos Son marcadores codominantes y multialélicos donde cada segmento amplificado de tamaño diferente representa un “alelo” diferente del mismo locus. GRACIAS!!! Raza criolla La heterocigosis mide la proporción de individuos heterocigotos existentes para un determinado marcador, o su promedio para un conjunto de marcadores. Puede medirse de dos formas: La heterocigosis observada y la heterocigosis esperada o diversidad genética que es la heterocigosis que se esperaría en condiciones de equilibrio Hardy-Weinberg , este indica la riqueza genética que posee una población, o una especie independientemente de cuál sea el sistema de reproducción o de la acción de la selección natural sobre las frecuencias de los genotipos.

También se usa para cuantificar el grado de heterogeneidad mediante coeficientes:
(Wright, 1951; Cockerham, 1969) Coeficiente de endogamia (FIS o f): Mide la reducción media de heterocigosis de un individuo debido a apareamientos no aleatorios dentro de una subpoblación, es decir, da una medida del nivel de endogamia dentro de las subpoblaciones. Va de -1 a 1

Índice de fijación (FST o theta): Mide la reducción media de heterocigosis de una subpoblación relativa a la población total debida a la deriva genética entre subpoblaciones. Es una medida del grado de diferenciación genética existente entre subpoblaciones y representa el porcentaje de la variación genética que es atribuible a las diferencias entre poblaciones. Va de 0 a 1, FST >0,25 indica una diferenciación muy grande (Wright, 1978)

Índice de fijación conjunto (FIT o F): Representa la reducción media en heterocigosis de un individuo relativa al total poblacional. También es usado el estadístico RST de Slatkin (1995), específicamente creado para medir la heterogeneidad genética con microsatelites. Las distancias genéticas, permiten medir el grado de diferenciación existente entre las distintas poblaciones, razas o especies que se tienen en el momento actual; también se puede hacer inferencia de la historia filogenética de la especie. Se puede definir una distancia genética entre pares de unidades, de forma que cuanto mayor sea la distancia entre ellas, más separadas estarán en términos evolutivos, más distintas serán genética y (presumiblemente) fenotípicamente y mayor será la diversidad entre razas de la que se dispondrá.(Barker, 2001) Algunos análisis genéticos poblacionales permiten hacer estimaciones del número efectivo promedio de individuos que han caracterizado la historia natural de una especie o una población ya que existe una relación entre la variabilidad genética y el tamaño de poblaciones (tamaños efectivos no son necesariamente el número de individuos de esa especie que están viviendo en la actualidad, sino mas bien el tamaño promedio de individuos que han logrado reproducirse efectivamente a lo largo de todas las generaciones)
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